从烟道气等中回收二氧化碳制造技术

通过将二氧化碳和氧气吸收到还含有另一有机组分的胺溶液中、除去氧气、并从吸收剂中回收二氧化碳，以浓缩形式从还含有氧气的进气流中回收二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术广泛地涉及回收二氧化碳且，更特别地，涉及从还含有氧气的进料混合物中回收二氧化碳。专利技术背景二氧化碳是由具有高CO2纯度(本文中使用的该术语含义为具有>95％的二氧化碳含量)的进料流制备的，其中该进料流是可获得的，采用蒸馏技术。该来源的实例包括氨和氢气工厂废气，发酵来源和富含CO2的井中自然产生的气体。典型地，液体CO2在中央工厂生产并随后输送到可以在好几百公里之外的用户，由此导致高运输成本。具有高浓度二氧化碳的来源的缺乏和它们与用户的距离，提供了从低浓度来源中回收CO2的动机，该来源通常可更靠近用户地点获得。这种来源的主要实例为烟道气，其典型地含有3～25％ CO2，取决于用于燃烧的燃料和过量空气的量。为了由具有较低CO2浓度的来源制备高浓度的CO2产物流，需要将进气中的CO2浓度显著提高，由此形成可以送到蒸馏单元的更高浓度的流。各种技术-包括膜、吸附分离(PSA、VPSA、TSA)、物理吸收和化学吸收，可以用于提高CO2纯度。整个方案的经济性(投资和操作成本)取决于进料的纯度、产物纯度规格和获得的回收率。对于膜、吸附分离和物理吸收，获得一定高产物纯度的成本主要与进料纯度相关。另一方面，化学吸收提供了在单一步骤中直接获得高纯度(>95％)CO2蒸汽的便捷方式，因为这种技术的成本对进料CO2含量相对不敏感。该蒸汽可以就这样使用或者用作CO2液化工厂的进料。化学吸附可以通过使用烷醇胺以及碳酸盐如热的碳酸钾来进行。但是，在使用碳酸盐时，CO2的分压必须为至少15psia以得到任意显著的回收率。由于烟道气通常可在大气压下获得，且烟道气中CO2的分压在约0.5～3psia之间变化，所以使用碳酸盐的化学吸收将要求压缩进气。由于在压缩也存在的氮气中消耗的大量能量，这点是非常不经济的的。另一方面，存在可以提供在大气压下从贫来源中充分回收CO2的水平的烷醇胺。由此对于从诸如烟道气的来源中回-->收高纯度(>95％)CO2蒸汽，优选使用胺的化学吸收。该化学吸收方法中关键步骤是在较低温度(100℉左右)下将CO2从烟道气吸收到胺溶液中，将获得的富含CO2的胺溶液加热到220℉左右，并随后使用蒸汽在240℉左右的温度下从该富溶液中汽提CO2。再生步骤中消耗的蒸汽是最主要的成本单元，典型地占操作成本的接近75％。主要是三个因素推动蒸汽消耗的速率:CO2与胺的反应热、再生段中将富含CO2的吸收剂溶液加热到所期望的温度所需的显热、和将提供用于从进入汽提器的富含CO2的吸收剂中汽提CO2的推动力的重沸器中的一些水蒸发所需的潜热。由此，存在对于采用吸收和汽提以将二氧化碳从其低浓度来源中回收的方法的需求，其中降低了每个回收的二氧化碳单位的蒸汽消耗。典型地，烟道气含有大量的氧气(>2％)，其可以导致胺和吸收剂的其它组分的降解。该降解副产物导致腐蚀问题，以及导致整体性能的显著恶化，如CO2回收的下降。由此，也存在对于将前述降低的蒸汽消耗与降低的氧气导致的吸收剂降解组合的二氧化碳回收方法的需求。专利技术概述本专利技术包括一种用于回收二氧化碳的方法，包括步骤:(A)使包含二氧化碳和氧气的进气与吸收剂溶液对流接触地通过，该吸附剂溶液包含水、胺组分、和有机组分，该有机组分选自C1-C3烷醇，乙二醇，乙二醇单甲基醚，二乙二醇，丙二醇，二丙二醇，式R4-O-(C2H4O)n-R5的聚乙二醇和聚乙二醇醚，其中n为3～12，R4为氢或甲基，R5为氢或甲基，或者R4为苯基且R5为氢，式R6-O-(C3H6O)p-R7的聚丙二醇和聚丙二醇醚，其中n为3～6，R6为氢或甲基，R7为氢或甲基，或者R6为苯基且R7为氢，未取代的或者被一个或两个含1个或2个碳原子的烷基N-取代的乙酰胺，甘油，环丁砜，二甲基亚砜，及其混合物，并将二氧化碳和氧气从所述气体转移到所述吸收剂溶液中，由此获得含二氧化碳和氧气的吸收剂溶液；(B)将氧气从该含二氧化碳和氧气的吸收剂溶液中分离，由此获得氧气贫化(oxygen depleted)的含二氧化碳的吸收剂溶液；(C)将该氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液加热，由此获得加热的氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液；和(D)将二氧化碳从该加热的氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液中分离，由此获得富含二氧化碳的流和再生的吸收剂溶液。-->优选的实施方式中，将步骤(D)中获得的再生的吸收剂溶液循环到步骤(A)以包含至少一部分步骤(A)中与进气接触的吸收剂溶液。本文中使用的术语“吸收塔”含义为使得适宜溶剂即吸收剂能够选择地将吸收质从含有一种或多种其它组分的流体中吸收的传质设备。本文中使用的术语“汽提塔”含义为其中将组分如吸收质与吸收剂分离的传质设备，通常通过施加能量。本文中使用的术语“氧气清扫气体”含义为氧气浓度低于2mol％、优选低于0.5mol％，且可以用于将溶解的氧气从液体中剥离的气体。本文中使用的术语“上部”和“下部”含义为分别在塔的中点之上和之下的那些塔段。本文中使用的术语“间接热交换”含义为不采用任何物理接触或者将流体彼此混合使两个流体达到热交换关系。附图说明图1为本专利技术实施方式的示意图。专利技术详述参照附图，进气混合物1，其典型地已被冷却并进行处理以除去颗粒和其它杂质如硫氧化物(SOx)与氮氧化物(NOx)，将其通到压缩机或鼓风机2中，其中将其压缩到通常范围在每平方英寸14.7～30磅(绝对)(psia)的压力下。进气混合物1通常含有2～50mol％的吸收质二氧化碳，且典型地具有范围在3～25mol％的二氧化碳浓度。进气混合物1还含有浓度通常范围在小于1～约18mol％的氧气。进气混合物1也可以含有一种或多种其它组分如痕量烃、氮气、一氧化碳、水蒸气、硫氧化物、氮氧化物和颗粒。优选的进气混合物为烟道气，其含义为在烃或碳水化合物材料与空气、氧气、或任意其它含氧气的气态进料的完全或部分燃烧时获得的气体。将压缩的进气混合物3从鼓风机2通到吸收塔4的下部，该吸收塔在通常范围为40～45℃的塔顶温度和通常范围在50～60℃的塔底温度下操作。该吸收塔典型地在大气压到1.5个大气压的压力下操作。将吸收剂6通到吸收塔4的上部。吸收剂6包括水、至少一种本文中定义的胺、和本文中定义的有机组分。适用于本专利技术的胺为符合式NR1R2R3的单一化合物，和化合物的共混物，其-->中R1为羟基乙基、羟基异丙基、或羟基正丙基，R2为氢、羟基乙基、羟基异丙基、羟基正丙基，且R3为氢、甲基、乙基、羟基乙基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从含二氧化碳的气体中回收二氧化碳的方法，包括：　（Ａ）使包含二氧化碳和氧气的进气与吸收剂溶液对流接触地通过，该吸附剂溶液包含水、胺组分、和有机组分，该有机组分选自Ｃ↓［１］－Ｃ↓［３］烷醇，乙二醇，乙二醇单甲基醚，二乙二醇，丙二醇，二丙二醇，式Ｒ↑［４］－Ｏ－（Ｃ↓［２］Ｈ↓［４］Ｏ）↓［ｎ］－Ｒ↑［５］的聚乙二醇和聚乙二醇醚，其中ｎ为３～１２，Ｒ↑［４］为氢或甲基，Ｒ↑［５］为氢或甲基，或者Ｒ↑［４］为苯基且Ｒ↑［５］为氢，式Ｒ↑［６］－Ｏ－（Ｃ↓［３］Ｈ↓［６］Ｏ）↓［ｐ］－Ｒ↑［７］的聚丙二醇和聚丙二醇醚，其中ｎ为３～６，Ｒ↑［６］为氢或甲基，Ｒ↑［７］为氢或甲基，或者Ｒ↑［６］为苯基且Ｒ↑［７］为氢，未取代的或者被一个或两个含１个或２个碳原子的烷基Ｎ－取代的乙酰胺，甘油，环丁砜，二甲基亚砜，及其混合物，并将二氧化碳和氧气从所述气体转移到所述吸收剂溶液中，由此获得含二氧化碳和氧气的吸收剂溶液；　（Ｂ）将氧气从该含二氧化碳和氧气的吸收剂溶液中分离，由此获得氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液；　（Ｃ）将该氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液加热，由此获得加热的氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液；和　（Ｄ）将二氧化碳从该加热的氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液中分离，由此获得富含二氧化碳的流和再生的吸收剂溶液。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-23 11/315,0191、一种用于从含二氧化碳的气体中回收二氧化碳的方法，包括:
(A)使包含二氧化碳和氧气的进气与吸收剂溶液对流接触地通过，该吸附剂
溶液包含水、胺组分、和有机组分，该有机组分选自C1-C3烷醇，乙二醇，乙二
醇单甲基醚，二乙二醇，丙二醇，二丙二醇，式R4-O-(C2H4O)n-R5的聚乙二醇和
聚乙二醇醚，其中n为3～12，R4为氢或甲基，R5为氢或甲基，或者R4为苯基且
R5为氢，式R6-O-(C3H6O)p-R7的聚丙二醇和聚丙二醇醚，其中n为3～6，R6为氢
或甲基，R7为氢或甲基，或者R6为苯基且R7为氢，未取代的或者被一个或两个
含1个或2个碳原子的烷基N-取代的乙酰胺，甘油，环丁砜，二甲基亚砜，及
其混合物，并将二氧化碳和氧气从所述气体转移到所述吸收剂溶液中，由此获
得含二氧化碳和氧气的吸收剂溶液；
(B)将氧气从该含二氧化碳和氧气的吸收剂溶液中分离，由此获得氧气贫化
的含二氧化碳的吸收剂溶液；
(C)将该氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液加热，由此获得加热的氧气贫
化的含二氧化碳的吸收剂溶液；和
(D)将二氧化碳从该加热的氧气贫化的含二氧化碳的吸收剂溶液中分离，由
此获得富含二氧化碳的流和再生的吸收剂溶液。
2、权利要求1的方法，其中该有机组分选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、
二丙二醇、甘油、及其混合物。
3、权利要求1的方法，其中所述胺组分选自式NR1R2R3的化合物，其中R1为羟基乙基、羟基异丙基、或羟基正丙基，R2为氢、羟基乙基、羟基异丙基、
羟基正丙基，且R3为氢、甲基、乙基、羟基乙基、羟基异丙基、或羟基正丙基，
或者其中R1为2-(2’-羟基乙基)-乙基且R2和R3二者为氢，及其混合物。
4、权利要求1的方法，其中所述胺组分包含选自单乙醇胺、二乙醇胺、二
异丙醇胺、甲基二乙醇胺、和三乙醇胺的一种或多种化合物。
5、权利要求1的方法，其中在步骤(C)中，通过与步骤(E)中回收的再生的
吸收剂溶液间接热交换，加热该氧气贫化的含二氧化碳的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S查克拉瓦蒂，KL伯格斯，A古普塔，WR威廉斯，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]